Выбор типа обмоток вн и нн, выбор изоляционных промежутков, размещение (раскладка) витков в окне магнитопровода, определение осевого и радиального строений обмоток
Для обмоток НН при напряжениях до 690 в и токах до 2000 а могут применяться цилиндрические двухслойные обмотки. При больших токах целесообразно применять винтовые одно- или двухходовые обмотки.
Непрерывные обмотки применяются для обмоток НН при напряжениях свыше 3000 в и для ВН.
Выполнение раскладки обмоток в заводской практике требует наличия известных навыков, и поэтому при выполнении учебных расчетов, как правило, приходится делать несколько прикидочных вариантов раскладки, пока не будет найден наиболее приемлемый.
Сначала необходимо, хотя бы приблизительно, знать (или определить) осевой размер Но (высоту или длину) обмотки.
Длина обмотки может быть предварительно определена либо исходя из коэффициента β, равного отношению средней длины витка к длине обмотки, либо по кривым (см. рис. 2.4).
Раскладка витков для разных типов обмоток производится различными способами.
Цилиндрическая двухслойная обмотка НН рассчитывается следующим образом.
Сначала по выбранному сечению обмоточного провода определяется ширина витка. Если требующееся, исходя из величины плотности тока, сечение провода превышает указанные в табл. 3.3 сечения, то берут два или несколько параллельных проводов.
Тогда длина обмотки
НО = пbИЗ(ω/2 +1 )1,03 мм.
где n — число параллельных проводов;
bИЗ — ширина обмоточного провода с изоляцией;
ω — число витков обмотки;
2 — число слоев;
1 — дополнительное место в слое для одного витка, учитывающее намотку витков по винтовой линии;
1,03 — коэффициент, учитывающий неплотность укладки витков.
Обмоточный провод выбирается такой ширины bИЗ чтобы длина обмотки Но получилась бы близкой к предварительно заданной.
Полученный размер Но округляется до ближайшего большего числа, кратного 5.
Радиальный размер двухслойной обмотки
а1 = (аИЗ + 1) 2 + ак мм,
где аиз— радиальный размер (толщина) провода с изоляцией;
1 — прибавляется на каждый слой на толщину бандажа из хлопчатобумажной ленты;
2 — число слоев;
ак — радиальный размер масляного канала охлаждения, который обычно берется равным 5 - 6 мм.
Расчет винтовой одноходовой обмотки ведется следующим образом.
Сначала определяется некоторый осевой размер, необходимый для размещения провода и масляного канала,
bИЗ + bК = 1,02НО / (ω+4) ,
где bИЗ— ширина провода с изоляцией;
bк— ширина масляного канала (обычно берется равной 5—6 мм);
4 = 1+3 — учитывает дополнительное место для одного витка, наматываемого по винтовой линии, и место для трех транспозиций.
Затем по таблице обмоточных проводов в графе, соответствующей найденному значению bИЗ, выбирают размеры и число параллелей обмоточного провода.
Длина одноходовой винтовой обмотки НО будет равна сумме осевых размеров проводов bm (ω +4) и масляных каналов bK(ω+3). Так как масляные каналы создаются при помощи прокладок из электрокартона, которые при окончательной отделке обмотки подпрессовывают на 4 ÷ 6%, то длина обмотки
НО=bИЗ (ω + 4) + bK (ω + 3) (0,94 /0,96).
Полученный размер Но округляется в большую сторону. Радиальный размер винтовой обмотки
а1 = 1,03 паИЗ мм,
где 1,03 — коэффициент неплотности;
n — число параллельных проводов; аИЗ — радиальный размер провода с изоляцией.
Расчет винтовой двухходовой обмотки ведется аналогичным образом.
Так как для выполнения транспозиций в этой обмотке дополнительного места не требуется, то длина обмотки
НО=bИЗ2 (ω + 4) + bK 2(ω + 3) (0,94 /0,96).
В этой формуле предполагается, что каналы имеются между всеми группами проводов (ходами).
Расчет непрерывной (дисковой) обмотки ВН производится следующим образом.
Так как в обмотке ВН имеются регулировочные ответвления, которые по конструктивным и технологическим соображениям желательно выводить от переходов между катушками, то это накладывает некоторые ограничения на выбор общего числа катушек.
При обычном диапазоне регулирования ±5% (или ±2•2,5%) общее число витков обмотки ВН составляет 1,05 ωВН (ωВН — число витков номинальной ступени). Поэтому общее число катушек обмотки ВН должно быть кратным 20÷22 и притом четным, чтобы начало и конец обмотки выходили бы сверху. При этих условиях регулировочные катушки будут иметь примерно такое же число витков, что и основные.
При выборе числа катушек приходится пользоваться методом подбора, поэтому сразу выбрать нужное число не всегда удается. Для этой цели может быть предложена следующая методика расчета.
Выбрав по величине тока нужное сечение провода, исходя из плотности тока около 4 а/мм2, так, чтобы соотношение сторон сечения b/а = 2÷5, и приняв предварительно ширину масляного канала от 5 до 8 мм, приблизительно оценивают, какое общее число катушек размещается по высоте Но и которое при этом должно быть кратно 20÷22. После такой предварительной прикидки уже можно остановиться на вполне определенных размерах провода и канала и числе катушек. При нескольких таких прикидках уже приобретается некоторый навык, и окончательный подбор нужных значений уже не представляет особого труда.
Если по значению тока сечение провода получается слишком большим (если оно выбирается в правой части таблицы проводов), то целесообразно взять 2 или даже 3 параллельных провода. Это несколько облегчит намотку обмотки в производстве.
Правильно произведенная раскладка витков по катушкам считается такой, при которой катушки отличаются между собой по числу витков не больше, чем на один. Обычно делают целое число витков в катушках, хотя можно их выполнять и с дробным числом витков. В последнем случае желательно иметь дробную часть больше половины витка.
Техника раскладки витков в непрерывной обмотке лучше всего может быть пояснена на примере.
Пример 3.1. Задано: ток обмотки ВН — 78 а, осевой размер обмотки Но = 775 мм, общее число витков по ступеням напряжения составляет 416—396— 376 витков.
Требуется выбрать обмоточный провод и определить число катушек и число витков по катушкам.
Заданный расчет может быть выполнен в двух вариантах.
Решение. Вариант I. Задавшись плотностью тока 4 а/мм2, находим необходимое сечение провода
SВН = 78/4=19,5 мм2
Приняв число катушек равным 42, получим, что на одну катушку с каналом в осевом направлении потребуется
775 /42= 18,5 мм.
при канале 7,5 мм ширина провода должна быть 18,5 — 7,5= 11 мм.
По таблице выбирается провод с размерами 10,8х 1,81 мм, сечением 19,3 мм2 и уточняется значение плотности тока
δ=78/19,3 = 4,04 а/мм2
Распределение витков по катушкам производится следующим образом.
Из общего числа катушек 42 4 катушки (10%) будут регулировочными, остальные 38 — основными. На 38 основных катушек приходится 376 витков. Если взять по 10 витков в катушке, то получится 10x38 = 380 витков, т. е. на 4 витка больше, чем нужно. Поэтому 4 катушки из 38 надо взять по 9 витков.
Таким образом получается:
| основных | катушки | по 10 витков | = 340 | |
| » | » | по 9 витков | = 36 | |
| регулировочных | » | по 10 витков | = 40 | |
| Всего = 416 |
Каждая регулировочная ступень содержит по 2x10 = 20 витков. Расчет осевого строения обмотки ВН.
Провод 10,8x1,81 марки ПББО имеет расчетный размер с изоляцией 11,Зх х2,31 мм (плюс по 0,5 мм на обе стороны):
| 42 катушки | по 11,3 | = 475 мм |
| 40 каналов | по 7,5 | = 300 мм |
| 1 увеличенный канал | = 15 мм | |
| = 790 мм | ||
| Прессовка прокладок | 15 мм | |
| Н0=775 мм |
Прессовка прокладок в каналах 15/(300+15)=4,7%, что в пределах нормы.
Увеличенный канал делается в середине обмотки там, где она имеет разрыв, согласно схеме регулирования. На ступени напряжения ВН — 5% в месте разрыва напряжение между катушками равно около 10,5% (40•100/276) от фазного напряжения.
Вариант I1.
Если принять число катушек 64, то на одну катушку с каналом потребуется 775/64=12,1 мм.
Принимая канал 5 мм, выбираем провод с размерами 6,9x2,83 мм, сечением 19 мм2
Плотность тока δ =78/19=4,1 а/мм2.
Из 64 катушек 6 будут регулировочными, остальные 58 — основными.
Рассуждая так же, как в варианте I, получим следующую раскладку витков:
| основных катушек | по 7 витков | = 196 | |
| » | по 6 витков | = 180 | |
| регулировочных | по 7 витков | = 28 | |
| » | по 6 витков | = 12 | |
| Всего | = 416 |
Каждая регулировочная ступень содержит по 2.7 + 1-6 = 20 витков.
Расчет осевого строения:
| катушки | по 7,4 | = 474 мм | |
| канал | по 5 | = 310 мм | |
| увеличенный канал | по 10 | = 10 мм | |
| = 797 мм | |||
| Прессовка прокладок | -19 мм | ||
| Н0=775 мм |
Прессовка составляет 19•100/320 = 5,9%.
Прокладки, которые ставятся в масляные каналы, штампуются из электроизоляционного картона толщиной 1,5; 2 и 2,5 мм. Поэтому размеры каналов должны быть кратны этим числам, т. е. они могут быть равными 4,5; 5; 6; 7,5; 8; 9; 10 мм и т. д.
Радиальный размер непрерывной обмотки определяется так же, как и у винтовой обмотки, только число параллельных проводов п заменяется числом витков wB катушки
а2 = 1,03 ωкаиз мм,
где ωк — большее число витков катушки.
Контрольные вопросы
- Как определяются число и размеры ступеней сечения стержня и ярма магнитопровода?
- Что такое коэффициент заполнения стали?
- Напишите основную формулу напряжения трансформатора.
- В каких случаях применяются двухслойная цилиндрическая, непрерывная и винтовая обмотки?
ГЛАВА IV